物流中心选址与规划ppt课件.ppt

张 煜 教授武汉理工大学,物流中心选址与规划,物流中心选址与规划大纲,国务院规划涉及物流中心的政策解读物流中心概述物流中心合理布局概述物流中心选址理论一元网点布局问题多元网点布局问题物流中心内部规划设计,物流业发展中长期规划（20142020年）,整合与合理布局物流园区,物流业发展中长期规划（20142020年）,多式联运,甩挂运输,枢纽、服务、专业型物流园区,重点工程（二）：物流园区工程,重要物流节点城市,公、铁、水、航空,公、铁、水、航空,区位特点物流需求,合理选址规划资源整合,物流业发展中长期规划（20142020年）,重点工程（十一）：再生资源回收物流工程,回收物流中心,生活废弃物,实现废弃物的妥善处置、循环利用、无害环保,有使用价值的工、农业废弃物,收集,分拣,加工,搬运,仓储,包装,维修,物流业发展中长期规划（20142020年）,重点工程（十二）：应急物流工程,应急物流中心,应急设施建设,满足多种应急需求，具有应急保障能力,应急设施的标准化、现代化,应急仓储,应急配送,应急中转,应急物流信息系统,物流业发展中长期规划（20142020年）,规划政策解读：物流园区或物流中心的有效选址和规划有助于构建布局合理的物流园区物流体系；有助于实现多式联运、甩挂运输、共同配送等现代物流模式的推进；有助于明确功能、定位，构建适合区域经济发展的特色物流园区。,对物流中心或物流园区的选址和规划的理论进行掌握-有助于从理论与实践层面思考与解读规划中的政策。,一、物流中心概述,物流园（Logistic park）有一定规模的和具有多种服务功能的物流企业的集结点。物流中心（Logistic center） 从事物流活动的(具有完善信息网络的)场所或组织。配送中心（Distribution center）按订货要求进行分拣、加工、组配、送货的设施和机构。,物流园区、物流中心、配送中心的区别：,三种不同规模层次的物流结点,LP,LC,DC,一、物流中心概述,一、物流中心概述,1)专业型,2)通用型,3)综合型,大类,一、物流中心概述,二、物流中心合理布局概述,物流中心合理布局,直接影响整个物流系统的物流合理化、商品流通，以及社会经济效益,受“商品资源分布、需求、运输条件、自然条件”等的影响,影响物流中心的“规模、供货范围”,因此，在现有客观条件下，如何设置物流中心，确保费用、效益、服务达到预定目标，就成为物流中心布局的核心。,二、物流中心合理布局概述,物流中心合理布局，涉及的问题：,建几个？,建哪里？,建多大？,明确供需关系,计划区域内应设置的LC数目,LC的地理位置,LC的规模或吞吐量,确定中转/直达供货比例,费用低、服务好、辐射强、社会效益高,二、物流中心合理布局概述,物流中心合理布局问题描述：,在现有客观条件下（eg：自然条件、运输环境、供需关系等）以物流系统和社会的经济效益为目标（eg：费用低、效益高、服务好）利用系统工程和运筹的方法和理论对物流中心的位置、规模、供货范围进行合理的设计,二、物流中心合理布局概述,物流中心常见的布局模式：,二、物流中心合理布局概述,物流中心布局需要考虑的费用：,Min F总成本,建设投资f1,固定费用f2,经营费用f3,运杂费用f4,建筑物、土地、设备等费用；f1(LC位置,规模),人员、资产折旧、行政支出等费用；f2(LC规模),运营费用，eg：进出库、保管维护；f3(LC规模),运输中产生的费用，eg：运价、转装；f4(LC位置),固定费用,可变费用,二、物流中心合理布局概述,物流中心布局需要考虑的约束：,min F=f1（位置，规模）+f2（规模）+f3（规模）+f4（位置）St资源点进货=订发货起点量LC中转进货的量=某个下界 提高转运效率,二、物流中心合理布局概述,物流中心布局需要考虑的因素：,客户分布,供应商分布,竞争者状况,交通条件,土地条件,自然条件,人力资源条件,政策条件,基础设施条件,社会环境和文化条件,供需竞争环境,自然人文环境,运输作业环境,二、物流中心合理布局概述,物流中心布局需要考虑的决策标准：,二、物流中心合理布局概述,物流中心合理布局常用的方法：,德尔菲特模糊运算指标体系层次分析,微积分模型线性规划模型整数规划模型,构造算法遗传算法蚁群算法禁忌算法模拟退火,面向流程面向对象面向AgentPetri Net蒙特卡洛,三、物流中心选址理论,物流中心选址,步骤,选址的理论及其方法,三、物流中心选址理论,计划区域内设置网点的数目唯一的物流网点布局问题，现实中较少见。,计划区域内设置网点的数目不唯一的物流网点布局问题，现实中较常见。,三、物流中心选址理论,一元网点布局问题,图解法,三、物流中心选址理论,步骤：分别画出资源点（eg，A）和需求点（eg，B）的等成本线；在图中画出资源点和需求点的总等成本线；选择总成本最低的总等成本线作为物流中心备选地址集合。典型的连续型模型。,一元网点布局问题,图解法,优点：特别适合费用函数为非线性的场合；能找到最优解；可以给出最优解对应的总等成本线；总等成本线对应选址备选集合。缺点：不适合大规模问题，例如需求点和资源点较多的场合。,假设：物流中心的设置和运营的成本不随地理位置的变化而变化；物流中心的地理位置变化仅仅影响运杂费。,三、物流中心选址理论,一元网点布局问题,重心法,A1A2为资源点；B3B5为需求点；D为物流中心,将每个资源点和需求点看做是有质量的；任意点k的质量与该点的资源量W(k)或需求量W(k)相关；任意点k的质量与该点到物流中心的运费率C(k)相关；求解：以上各个质点的重心，即LC位置。,三、物流中心选址理论,一元网点布局问题,重心法,重心坐标：,A或B点的X坐标,A或B点的Y坐标,A或B点的资源量或需求量,A或B到D的费率，确定且已知,特点：简单；无法获得最佳LC位置；当前获得的LC位置可能实际不可行，如江河、湖泊。,三、物流中心选址理论,一元网点布局问题,微分法,总运输费用函数：,D的坐标,A(B)的坐标,A(B)的资源(需求)量,A(B)到D的运输费率,三、物流中心选址理论,一元网点布局问题,微分法,Min F，仅需：,决策变量,总运输费用函数：,三、物流中心选址理论,一元网点布局问题,微分法,演变,迭代公式,迭代公式,三、物流中心选址理论,一元网点布局问题,微分法,迭代公式,三、物流中心选址理论,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,问题描述,客户的需求：存在直接(达)进货、经由LC网点的中转进货；资源点供应：直接供应客户、供应LC网点以实现中转；假设：LC网点的基建投资、仓储费用、运输费率已知，LC网点之间的调拨不考虑；目标：总成本最低；产品：单一品种或多品种,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,数学规划方法,Supply 1,Supply m,Demand 1,Demand n,LC 1,LC q,Demand j,资源点,LC网点,客 户,总成本= 客户直接进货成本+ LC网点中转进货出本+ LC网点中转出货出本+ LC网点基建费用+ LC网点中转进货的存储出本,经常是非线性,Min目标函数：,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,数学规划方法,Supply 1,Supply m,Demand 1,Demand n,LC 1,LC q,Demand j,资源点,LC网点,客 户,约束条件：,单品种货物为例,设施的产能约束：任意资源点的供应不能大于其产能；客户的需求约束：任意客户的获得不能小于其需求，可以等式处理；LC的流平衡约束：任意LC网点的总资源获得量等于其输出的总量；淘汰LC强制约束：未被选中的LC网点，强制其中转量为0；,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,数学规划方法,Supply 1,Supply m,Demand 1,Demand n,LC 1,LC q,Demand j,资源点,LC网点,客 户,决策变量：,单品种货物为例,布局LC网点数目：LC备选集合中那些LC网点被选中？被选中LC的规模：被选中的LC网点从那些资源点进了多少资源？LC网点供货范围：被选中的LC网点向那些客户供应了多少商品？资源点直达供货：那个资源点向那个客户直达供货了多少商品？,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,数学规划方法,Supply 1,Supply m,Demand 1,Demand n,LC 1,LC q,Demand j,资源点,LC网点,客 户,完整的数学模型参考中国物资出版社物流中心设计与运作P19-P22；数学模型属于0-1MIP模型；可采用分枝定界法和内点法（Lingo、Cplex等软件自带）求解；实际问题规模较大，数学规划方法可能无法求解或计算出本极高。,需要高效启发式方法,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,CFLP法,确定各LC网点的供货范围,寻求LC网点的新方案,将新方案存为旧方案,新旧方案相同？,结束,给出网点地址初始方案,Yes,No,假设根据调研，选定4,6作为初始方案,已知： 每个点的需求量；点与点之间的单位运价；LC网点的最大规模；LC网点的固定出本。,备注：CFLP是能力约束的设施选址问题的英文简写。,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,CFLP法,确定各LC网点的供货范围,寻求LC网点的新方案,将新方案存为旧方案,新旧方案相同？,结束,给出网点地址初始方案,Yes,No,采用最短路算法，计算当前方案*,*到其它各点的最小费用,*,*=4,6,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,CFLP法,确定各LC网点的供货范围,寻求LC网点的新方案,将新方案存为旧方案,新旧方案相同？,结束,给出网点地址初始方案,Yes,No,根据*到其它节点的最小费用，构建基本运输规划模型，求解*,*中每个*的供货范围,*的LC规模约束,客户需求约束,小规模的运筹学问题采用Lingo或Cplex可以求解,*,*=4,6,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,CFLP法,确定各LC网点的供货范围,寻求LC网点的新方案,将新方案存为旧方案,新旧方案相同？,结束,给出网点地址初始方案,Yes,No,*,*=4,6,假设：经基本运输规划模型求解，获得4,6的供货范围，及其供货量（例如LC“4”的供货，如下）。,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,CFLP法,确定各LC网点的供货范围,寻求LC网点的新方案,将新方案存为旧方案,新旧方案相同？,结束,给出网点地址初始方案,Yes,No,*,*=4,6,以LC“4”为例,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,CFLP法,寻求LC网点的新方案,以LC“4”为例,寻找当前区域总费用最小的LC网点“*”，以替换LC“4”,假设：经过计算“*”=“5”,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,CFLP法,寻求LC网点的新方案,以LC“6”为例,寻找当前区域总费用最小的LC网点“*”，以替换LC“6”,假设：经过计算“*”=“1”,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,CFLP法,寻求LC网点的新方案,形成新的方案1,5,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,CFLP法,确定各LC网点的供货范围,寻求LC网点的新方案,将新方案存为旧方案,新旧方案相同？,结束,给出网点地址初始方案,Yes,No,*,*=4,6,*,*=1,5,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,CFLP法,确定各LC网点的供货范围,寻求LC网点的新方案,将新方案存为旧方案,新旧方案相同？,结束,给出网点地址初始方案,Yes,No,寻找局部较优的方案，为启发式方法。,寻找最优的供货方案，为解析方法。涉及：基于最短路的最小费用计算基本运输规划模型求解,Old*,*,New*,*,Old*,*,New*,*=Old*,* ？,Output： New*,*,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,运输规划法,工厂,LC备选网点,客户,已知：A1A2等资源点（工厂）的生产能力；B1B4等客户的需求量；D1D3等LC备选网点的最大规模。,决策：那些LC备选网点被选择；被选中的LC网点的供货范围。,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,运输规划法,工厂,LC备选网点,客户,核心：模型不考虑LC网点的“投资成本”；LC备选网点间不允许“二次中转”；修订数学规划方法中涉及的0-1MIP模型。目的：降低模型复杂度。改进：引入了“撤销比较法”-启发式方法，用于考虑LC网点的“投资成本”。,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,运输规划法,任意两点的费率（单位货物的运输出本），可采用最短路算法获得。,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,运输规划法,形成规模较小的运输问题模型,Lingo或Cplex求解,备注：运输规划法的运输问题模型，参考中国物资出版社物流中心设计与运作P28,将数学规划方法0-1MIP模型的不等式约束变为等式约束，取消0-1决策变量。,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,运输规划法,形成规模较小的运输问题模型,Lingo或Cplex求解或分枝定界,获得不考虑“投资成本”的布局方案*,*,Start,考虑“投资成本”按“撤销比较法”修正,End,获得最终方案,节约？,No,Yes,按规模对*,.,*排序；依次选取*；撤销*；*的供货由其它LC执行；计算（增加的费用-*的投资成本）；0，表明节约；,Min Max,启发式方法,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,鲍姆尔-沃尔夫,边际成本- 表示存储费率 为非线性函数,存储费用,LC网点规模,增加一单位的产量(Output)随即而产生的成本增加量即称为边际成本,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,鲍姆尔-沃尔夫,工厂,LC网点,用户,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,鲍姆尔-沃尔夫,初始阶段：令边际成本=0,求解上述的基本运输问题模型,得到LC网点中转量,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,鲍姆尔-沃尔夫,初始阶段：令边际成本=0,求解此时的基本运输问题模型,得到LC网点中转量,令LC网点的规模dK= LC网点中转量,据此dK，计算上表中的边际成本,形成上述的基本运输问题模型,求解，获得新方案,新旧方案比对,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,鲍姆尔-沃尔夫,构造运输问题模型,开始,令LC网点边际成本为0,求解，形成Old方案,令Old方案中的中转量为LC规模,按该规模，计算LC网点边际成本,重新构造运输问题模型,求解，形成New方案,New=Old ？,输出方案,Old=New,Yes,No,初始化,运输问题模型求解，采用解析方法；更新迭代，采用启发式方法。,三、物流中心选址理论,多元网点布局问题,鲍姆尔-沃尔夫,(重新)构造运输问题模型,目标： Min 资源点到用户的总成本之和,以上图A1B2为例：资源点A1到用户B2的费率CA1 B2=Min Route的费率 ，Route的费率,以Route的费率为例：其费率=A1到D1的运输费率 +D1的存储费率(即边际成本) +D1到B2的运输费率,资源点,用户,约束：产能约束任意资源点的输出=其产能；需求约束任意用户的输入=其需求。,LC,三、物流中心选址理论,四、物流中心内部规划设计,物流中心定位阶段,资料收集与分析阶段,产生方案阶段,方案评估与选择阶段,方案执行与管理阶段,实施效果评价与修正阶段,对物流服务需求分析,目标市场、扮演角色,对目标市场因素分析,服务功能、作业性质,对企业发展状况分析,定位、任务、目标,客户分布产品特种数量,LC设计限制条件企业对LC要求LC与企业的分工竞争者分析,四、物流中心内部规划设计,物流中心定位阶段,资料收集与分析阶段,产生方案阶段,方案评估与选择阶段,方案执行与管理阶段,实施效果评价与修正阶段,1）资料调查,步骤1-确定布局规划的任务,步骤2-调查布局规划与产品特征的关系,步骤3-调查布局规划与流程特征的关系,步骤4-调查布局规划与顾客特征的关系,确定物流中心设施的组成；确定各种设施的规模；对设施进行空间布局。,四、物流中心内部规划设计,物流中心定位阶段,资料收集与分析阶段,产生方案阶段,方案评估与选择阶段,方案执行与管理阶段,实施效果评价与修正阶段,1）资料调查,步骤1-确定布局规划的任务,步骤2-调查布局规划与产品特征的关系,步骤3-调查布局规划与流程特征的关系,步骤4-调查布局规划与顾客特征的关系,产品特征如何影响LC设施设备的选择、规模、作业要求；产品生命周期如何影响LC设施设备的规模、作业要求。,四、物流中心内部规划设计,物流中心定位阶段,资料收集与分析阶段,产生方案阶段,方案评估与选择阶段,方案执行与管理阶段,实施效果评价与修正阶段,1）资料调查,步骤1-确定布局规划的任务,步骤2-调查布局规划与产品特征的关系,步骤3-调查布局规划与流程特征的关系,步骤4-调查布局规划与顾客特征的关系,物品流程如何影响LC设施设备的选择、布局；作业内容如何影响LC的功能配置、设施设备的选择和作业区的分类。,四、物流中心内部规划设计,物流中心定位阶段,资料收集与分析阶段,产生方案阶段,方案评估与选择阶段,方案执行与管理阶段,实施效果评价与修正阶段,1）资料调查,步骤1-确定布局规划的任务,步骤2-调查布局规划与产品特征的关系,步骤3-调查布局规划与流程特征的关系,步骤4-调查布局规划与顾客特征的关系,客户分布如何影响LC的位置、配送路径和方式；客户类型如何影响LC的配送模式、设备设施规模；需求服务如何影响LC的功能配置、设备设施选择；订单资料：如何影响LC的配送模式、设施规模；需求数量：如何影响LC的设施规模。,四、物流中心内部规划设计,物流中心定位阶段,资料收集与分析阶段,产生方案阶段,方案评估与选择阶段,方案执行与管理阶段,实施效果评价与修正阶段,2）资料分析,需求预测ABC分析订单品种数量（EIQ）分析EIQ-PCB分析作业流程分析作业区域配置分析辅助作业区域分析,确定空间规模的依据找出主要订单或产品EQ、EN、IQ、IK等表P,C,B:托盘,箱,单品进货,存储,拣货,补货,集/分货,流通加工,出货月台,停车场,暂存理货仓储加工拣货分类集货等作业区,四、物流中心内部规划设计,物流中心定位阶段,资料收集与分析阶段,产生方案阶段,方案评估与选择阶段,方案执行与管理阶段,实施效果评价与修正阶段,2）资料分析,订单品种数量（EIQ）分析,EQ：订单数量分析,IQ：品项数量分析,EN：订单品项数分析,IK：品项受订次数分析,Entry、Item、Quantity,可参考网上EIQ技术PPT，掌握制图方法及其分析，可采用excel、spss实现。,常用的统计方法：平均值最大最小值总数帕拉图分析次数分布ABC分析,四、物流中心内部规划设计,EIQ资料分解格式,在以上分解基础上，通过统计分析，绘制EQ、IQ、EN、IK图。,四、物流中心内部规划设计,EIQ中的EQ、IQ、EN、IK的分析意义,四、物流中心内部规划设计,物流中心定位阶段,资料收集与分析阶段,产生方案阶段,方案评估与选择阶段,方案执行与管理阶段,实施效果评价与修正阶段,LC关联性分析,LC区域布置,LC物料搬运系统设计,LC周边设施规划,产生LC内部规划的布局方案,定性关联图定量从至图,关联线图法图形构建法动线布置法,四、物流中心内部规划设计,LC关联性分析,定性关联图,对LC内部设施的各种活动之间的相互关系进行定性分析确定两两活动区域之间的关联程度从而为设施规划的空间布置提供依据,四、物流中心内部规划设计,定性关联图-代码说明,四、物流中心内部规划设计,LC关联性分析,定量从至图,分析LC各作业区域之间的物料流动规模大小避免搬运量大的作业搬运距离过长而减少人力物力浪费并为设计区域的空间规模提供依据,四、物流中心内部规划设计,LC区域布置,关联线图法,作业关联图,关联线图底稿表,方块样板的布置,备注：样板布置具有主观性，会形成不同的布置方案,定性,四、物流中心内部规划设计,LC区域布置,图形建构法,绘制关联线图,步骤1：选择关联权重最大的两个作业区，绘制关联线图,步骤2：选择与2和3权重之和最大的作业区，加入图形,步骤3：选择剩下的作业区，加入图形,思考：如果有多个三角形，以及不少于2个剩余作业区，如何安排？,启发式,四、物流中心内部规划设计,LC区域布置,动线布置法,决定各区域的模板面积大小与长宽比例,决定LC进出口布置及物流动线,布置面积较大且长宽比例不易更改的作业区域,布置面积较大且长宽比例可变更的作业区域,布置面积较小且长宽比例可变更的作业区域,布置行政、办公等其它区域,1,2,3,4,5,6,四、物流中心内部规划设计,LC区域布置,动线布置法,物流动线形式I(直线)型L型U型S(锯齿)型以上组合,决定各区域的模板面积大小与长宽比例,决定LC进出口布置及物流动线,布置面积较大且长宽比例不易更改的作业区域,布置面积较大且长宽比例可变更的作业区域,布置面积较小且长宽比例可变更的作业区域,布置行政、办公等其它区域,1,2,3,4,5,6,四、物流中心内部规划设计,物流中心定位阶段,资料收集与分析阶段,产生方案阶段,方案评估与选择阶段,方案执行与管理阶段,实施效果评价与修正阶段,LC关联性分析,LC区域布置,LC物料搬运系统设计,LC周边设施规划,产生LC内部规划的布局方案,目标：降低搬运成本和存货量；提高物流效率适时用料；改善设施利用率；提高安全减少货损。,四、物流中心内部规划设计,LC物料搬运系统设计,设计原则,四、物流中心内部规划设计,LC物料搬运系统设计,设计步骤,物料搬运方程式:商品 +移动 搬运方法,商品特性和数量及其分类商品的流程形式商品流动的路径分析商品在各区间的流量与特性分析单元负载形式的资料收集与分析搬运设备的资料收集,四、物流中心内部规划设计,LC物料搬运系统设计,设计步骤,确定物料搬运系统预期功能,收集商品特性和数量资料,确认移动的起点和终点及其路径和长度,决定基本搬运系统的使用,对具体设备及备选设备选择,进行单元负载系统选择,四、物流中心内部规划设计,物流中心定位阶段,资料收集与分析阶段,产生方案阶段,方案评估与选择阶段,方案执行与管理阶段,实施效果评价与修正阶段,LC关联性分析,LC区域布置,LC物料搬运系统设计,LC周边设施规划,产生LC内部规划的布局方案,厂房结构水电设备消防设备采光及照明工作安全企业形象,END,